專利名稱：一種高效高純鋁提取裝置的制作方法
技術領域：
本發明屬于鋁冶金技術領域，具體涉及一種高效高純鋁提取裝置。背景技術：
目前，國內外的有色金屬行業，在超高純金屬鋁的冶煉提純方面，主要采用的是定向凝固法與區域熔煉法兩種技術，即電磁感應區與金屬鋁熔煉鍋，相對緩慢移動地先將金屬鋁加熱熔化，然后再緩慢冷卻的提純工藝技術，而爐型有臥式與立式兩種。例如專利名稱為 《高純鋁提取裝置》(專利號為200610134389. 4)就公開了一種立式爐型的提取裝置。該裝置包括立式葉片圓筒形電磁感應爐套、爐套內的立式圓臺形鍋體、支架和提升機構；葉片圓筒形爐套的上部向外翻折的葉片端為三相電的接線端，立式圓臺形鍋體的上端開有法蘭密封的進出料口 ；提升機構安裝在爐膽的上部。該裝置由于采用了立式葉片圓筒形的電磁感應爐套，其上部的葉片端接入三相交流電，使立式電磁感應爐套的電流沿爐套的軸線方向流動，使爐套成為異步電動機的定子。爐套內圓臺形鍋體內的精鋁被爐套加熱后，熔化成液態充滿在鍋體內，這樣鍋體內的鋁液就成為轉子，在爐套通入三相交流電時就形成旋轉磁場，使得鍋體內的鋁液轉子，始終繞鍋體軸線旋轉，作高速圓周運動，使鋁液攪拌均勻，在離心力作用下，此時緩慢提升鍋體，由于純金屬與其雜質的初晶溫度梯度效應，使初晶溫度較雜質高的金屬鋁首先凝固于上部的圓臺形鍋體內壁上。而初晶溫度低于金屬鋁的雜質，在臨界狀態下其仍保持液態，并被旋轉著推向鍋體下端富集，從而有效地分離出精鋁中的雜質，得到了高純鋁。由于合理地利用重力、電場、電熱、流體力學和金相學等方面的綜合技術效應，使得在熔煉過程中提升鍋體時，凝固界面無斷層，而且一次性熔煉提純時間較臥式提純裝置縮短3小時以上；一次性熔煉高純鋁的純度達99. 9995%以上，相當于臥式提純裝置拉移熔煉5—15次的純度；精鋁原料的利用率提高5%，取得很好的提純效果。但該裝置在使用過程中存在如下不足1、由于采用單鍋體運行，每次都要等鍋體完成一個工作周期后， 才能進行下輪操作，工作效率較低；2、在每次鍋體向上提升的10余小時的過程中，由于電磁感應爐套必須始終供電。這樣，在鍋體緩慢提升提純過程中，約有40 %的電能就會被白白地浪費掉；3、供電設備空耗電能較大如此等等，故增加了較大的運行成本。
發明內容
本發明的目的是提供一種工作效率高，空耗電能小的高效高純鋁提取裝置。為實現上述目的，本發明采用的技術方案為該裝置包括支撐于支架上的爐殼、爐殼內的電磁電阻爐套及被電磁電阻爐套圍繞的圓柱形鍋體；電磁電阻爐套為立式葉片圓筒形結構，其上部向外翻折的葉片端為接電端；其特點是所述的圓柱形鍋體由疊落在一起的上部提純復合鍋和下部提純鑄錠復合鍋構成；提純復合鍋的進出料口由法蘭蓋密封，其上部外側設有支撐圈；提純鑄錠復合鍋的下端支撐在托升機構上。采用上述結構，使用時，電磁電阻爐套先對提純復合鍋加熱，并在托升機構的帶動下提升提純，在提升過程中提純鑄錠復合鍋逐漸送入電磁電阻爐套中預熱，直至上部的提純復合鍋全部拉出電磁電阻爐套后，已經全部進入爐膛中的下部的提純鑄錠復合鍋開始進一步加熱，此時，取出提純復合鍋內提純后的高純鋁產品，將待提純的原料添入后復位至提純鑄錠復合鍋上部。當提純鑄錠復合在托升機構的帶動下下降提純時，復位后的提純復合鍋逐漸回到電磁電阻爐套中預熱，當提純鑄錠復合鍋全部提拉出電磁電阻爐套后，提純復合鍋在支撐圈的支撐下，在電磁電阻爐套內被進一步加熱，此時，取出提純鑄錠復合鍋內提純后的高純鋁產品，將待提純的原料添入后復位至提純復合鍋下部。這樣，兩個鍋體上、下交替反復加熱提純，工作效率得到了極大的提升。鍋體提升或下降過程中，始終對其中的另一個鍋體進行預熱，避免了電能的浪費，空耗電能得到了極大的降低，降低了運行成本。以 50kg. 30kw/臺爐計，僅此，每鍋次可節省熔煉時間2小時以上，節電20kwh ；每臺裝置每年可多增產65鍋次，可多產2. 6噸高純鋁；每提純1噸次產品可節電500kwh。同時，由于提純鑄錠復合鍋是下降提純，高純鋁是從底部開始結晶，高純鋁結晶過程中即為實心，無須再經鑄錠爐二次熔鑄，只需將提純復合鍋內的高純鋁進行鑄錠處理即可，鑄錠工作量減少一半， 極大的提高了生產效率，降低了運行成本。四
圖1為本發明的結構示意圖2為本發明電磁電阻爐套的結構示意圖。五具體實施例方式
如圖ι所示，本發明包括支撐于支架6上的爐殼20。爐殼20內安裝有帶電偶管19的立式葉片圓筒形電磁電阻爐套1，該電磁電阻爐套1與爐殼20之間設耐火保溫材料18，其上、下部設有絕緣絕熱板17。電磁電阻爐套1圍成的爐膛16內設有圓柱形鍋體，該圓柱形鍋體由疊落在一起的上部提純復合鍋2和下部提純鑄錠復合鍋3構成。上述提純復合鍋2 和提純鑄錠復合鍋3均由金屬外殼及置于其內腔內的由金屬桶33承載的石墨鍋34構成。 提純復合鍋2的金屬外殼40開口向上放置。提純鑄錠復合鍋3的金屬外殼43開口向下放置。金屬桶33的上端設有吊環42，供吊裝石墨鍋34及金屬鋁使用。石墨鍋34的開口處設有防止鋁水外濺的石墨蓋板7，石墨蓋板7上開有蓋孔28。石墨鍋34的內腔為圓柱形， 其上端出口處為擴徑段21。這樣，石墨鍋34的上端比中、下端略寬，石墨鍋34內腔的軸線剖面呈T字形結構，該種結構不僅使得提純、鑄錠工藝得以順利進行，而且還使得石墨鍋34 內腔的容積比原有圓臺形內腔的容積增加25%以上。以50kg. 30kw/臺鍋計，不僅使得每鍋次可多增加產量12. ^g，而且每鍋次的熔煉時間比原來還減少了 2小時，按臺鍋每年可多增產65爐次、共可生產515鍋次計，則此可多出高純鋁產品7. 75噸，年節電3. 1萬kwh + 1. 25萬kwh = 4. 35萬kwh。在提純復合鍋2的金屬外殼40的開口上設有法蘭蓋沈，法蘭蓋沈通過螺栓30固定在鍋體法蘭M上，在法蘭蓋沈與鍋體法蘭M之間設有密封圈25。 法蘭蓋沈的上部設有帶冷卻水管接口四的法蘭蓋水套39及內窺鏡27。鍋體法蘭M的下部設有帶冷卻水管接口四的法蘭水套41及真空管接口 23。通過該真空管接口 23及蓋孔觀就可為石墨鍋34內腔抽真空。在提純復合鍋2上部外側設有支撐圈22。為使承載石墨鍋34的金屬桶33能順利進出和定位于金屬外殼43內，在金屬外殼43下部的定位圈38的內下側，設有用于將承載石墨鍋；34的金屬桶33托起的四個旋轉托架35，該旋轉托架35通過螺栓軸31，連接在金屬外殼43的內壁上。提純鑄錠復合鍋3的金屬外殼43的開口上設有鍋體承載法蘭32，法蘭蓋沈通過螺栓30固定在承載法蘭32上，在法蘭蓋沈與鍋體承載法蘭32之間設有密封圈25。法蘭蓋沈下部設有帶冷卻水管接口四的法蘭蓋水套39。承載法蘭32上部設有帶冷卻水管接口四的法蘭水套41及真空管接口 23。金屬外殼43的內壁與置于其內的金屬桶33的外壁之間留有氣體通道14，工作時，通過蓋孔觀、金屬桶33 上端的吊環42與金屬外殼43頂部內壁形成的間隙、氣體通道14及真空管接口 23，就可為石墨鍋34內腔抽真空。鍋體承載法蘭32支撐于環形托盤36上。環形托盤36支撐于由卷揚機4、滑輪組11、鋼絲繩12、平衡器13及升降平臺9構成的托升機構上。環形托盤36下部設有與升降平臺9上的軌道10相匹配的槽輪37，以便將提純鑄錠復合鍋3移進或移出。 如圖2所示，電磁電阻爐套1為上端開路、下端短路的立式葉片圓筒形結構，由12個葉片構成，葉片的上部向外翻折成90度角作為接線端15。本發明采用四極接線，所產生的四極旋轉磁場較原有的二極旋轉磁場，不僅有效地改善了旋轉磁場的布屬，同時還使其供電電壓提高至原來的2倍，在相同功率的情況下，電流僅為原來的二分之一，從而既降低了電路損耗又減少了設備故障，還更有利于傳熱、傳質及雜質的分離，有效地提高了液固界面前沿處，溶質邊界層的雜質排出效率及溫度梯度效應等。下面以實例說明生產過程
(1)裝料錠——將清洗干凈的精鋁錠，分別定量地投入提純復合鍋2和提純鑄錠復合鍋 3中的石墨鍋34內，再依次蓋上石墨蓋板7，用螺栓30分別緊固法蘭蓋沈，再用吊車5先把提純復合鍋2，吊入電磁電阻爐套1的爐膛16中；在吊裝提純鑄錠復合鍋3時，注意要倒立裝吊，并以倒立姿勢上好密封法蘭蓋26，再用吊車5，將其倒立在升降平臺9上的環形托盤 36上，通過環形托盤36上的槽輪37及升降平臺9上的軌道10，把倒立的提純鑄錠復合鍋 3，垂直移進電磁電阻爐套1的正下端，以待起升進入其爐膛16中。(2)接通提純復合鍋2、 提純鑄錠復合鍋3的各個冷卻水管四和真空管接口 23 ；啟動水泵、真空泵。(3)為電磁電阻爐套1送電，電壓10伏、電流800A，當提純復合鍋2的溫度達到830°C時恒溫30分鐘，然后啟動平臺升降機4，使升降平臺9以0. 012m/分鐘的速度提升，此時電壓6伏、電流600A， 當提純復合鍋2，全部拔出電磁電阻爐套1的爐膛16時，打開其法蘭蓋沈，取出鋁錠，并將底部15%的長度去掉，其余均為99. 999%以上的高純鋁，然后再向其內裝清洗干凈的精鋁錠或高純鋁錠，蓋法蘭蓋沈，緊固其上的螺栓30，使其進入下一個循環。與此同時將電壓調至10伏、電流800A，此時倒立的提純鑄錠復合鍋3中鋁已經熔化，當提純鑄錠復合鍋的溫度達到830°C時，恒溫30分鐘，然后啟動平臺升降機4，使升降平臺9以0. 012m/分鐘的速度下降，此時電壓6伏、電流600A，當提純鑄錠復合鍋3，從電磁電阻爐1的下端爐膛16中全部拔出時，打開其法蘭蓋沈，取出鋁錠，并將上部15%的長度去掉，其余均為99. 999%以上的成品高純鋁、超高純鋁終端產品，然后再定量地向其內裝清洗干凈的精鋁錠或高純鋁錠， 再調整好石墨鍋旋轉托架35，托實承載石墨鍋34的金屬桶33，上法蘭蓋沈，緊固其上的螺栓30，使其進入下一個循環。實踐表明本發明提取裝置與現有裝置相比(以50kg. 30kw/臺鍋計)——每鍋次可節省工時2小時、產品純度提高5%、若以4N6的精鋁為原料經3-5次提純可生產出5N5-6N 以上的高純鋁、產能提高43%、每制取1噸次高純鋁可節電500kwh。即1臺本發明裝置的效益相當于現有1. 5-2臺現有裝置的效益，同時還可節省30萬元左右的設備投資，年還可多創經濟效益60余萬元。并適于工業化生產，值得廣泛的推廣應用。
權利要求
1.一種高效高純鋁提取裝置，包括支撐于支架(6)上的爐殼(20)、爐殼(20)內的電磁電阻爐套(1)及被電磁電阻爐套(1)圍繞的圓柱形鍋體；電磁電阻爐套(1)為立式葉片圓筒形結構，其上部向外翻折的葉片端為接電端(15);其特征是所述的圓柱形鍋體由疊落在一起的上部提純復合鍋(2)和下部提純鑄錠復合鍋(3)構成；提純復合鍋的進出料口由法蘭蓋密封，其上部外側設有支撐圈；提純鑄錠復合鍋的下端支撐在托升機構上。
2.根據權利要求1所述的一種高效高純鋁提取裝置，其特征是所述的提純復合鍋(2) 和提純鑄錠復合鍋(3)均由金屬外殼及置于其內腔內的由金屬桶(33)承載的石墨鍋(34) 構成；提純復合鍋(2)的金屬外殼(40)開口向上放置；提純鑄錠復合鍋(3)的金屬外殼 (43)開口向下放置。
3.根據權利要求2所述的一種高效高純鋁提取裝置，其特征是所述的石墨鍋(34)的內腔為圓柱形，其上端出口處為擴徑段(21)。
4.根據權利要求1或2所述的一種高效高純鋁提取裝置，其特征是所述的電磁電阻爐套(1)由12個葉片構成，葉片的上部向外翻折成90度角作為接線端(15)，并且采用四極接線。
全文摘要
本發明公開了一種高效高純鋁提取裝置，包括支撐于支架上的爐殼、爐殼內的電磁電阻爐套及被電磁電阻爐套圍繞的圓柱形鍋體；電磁電阻爐套為立式、12葉片圓筒形結構，其上部向外翻折的葉片端為接電端；所述的圓柱形鍋體由疊落在一起的上部提純復合鍋和下部提純鑄錠復合鍋構成；提純復合鍋的進出料口由法蘭蓋密封，其上部外側設有支撐圈；提純鑄錠復合鍋的下端支撐在托升機構上。本發明的兩個鍋體上、下交替反復加熱提純，工作效率得到了極大的提升。鍋體提升或下降過程中，始終對其中的另一個鍋體進行預熱，不僅避免了電能的浪費，空耗電能得到了極大的降低，而且還大幅度提高了高純鋁產品的質量和產量，降低了運行成本。
文檔編號C22B21/06GK102321811SQ20111026487
公開日2012年1月18日 申請日期2011年9月8日 優先權日2011年9月8日
發明者劉鵬, 原建昌, 姜杰, 孫羽飛, 張穎, 王勁松, 王述雷, 衣娜, 衣慶軍, 衣慶波, 趙志浩 申請人:衣慶波